課程設(shè)計任務(wù)書題目拔河游戲控制電路專業(yè)學(xué)號姓名主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等：主要內(nèi)容*1．閱讀相關(guān)科技文獻(xiàn)。2．學(xué)習(xí)protel軟件的使用。3．學(xué)會整理和總結(jié)設(shè)計文檔報告。4．學(xué)習(xí)如何查找器件手冊及相關(guān)參數(shù)。技術(shù)要求<要求電路使用9個發(fā)光二極管顯示拔河過程，開機后只有中間一個發(fā)光二極管發(fā)光，即為拔河中心；游戲雙方各持一個按鈕，按鈕每按下一次，亮點向本方移動一次，拔河過程中有且只有一個發(fā)光二極管發(fā)光；亮點移動到任意一段的終端二極管時，此方獲勝，并且此時雙方按鈕均無作用，輸出狀態(tài)保持，復(fù)位后亮點回到中心點。主要參考資料1．何小艇，電子系統(tǒng)設(shè)計，浙江大學(xué)出版社，2001年6月；（2．姚福安，電子電路設(shè)計與實踐，山東科學(xué)技術(shù)出版社，2001年10月；3．王澄非，電路與數(shù)字邏輯設(shè)計實踐，東南大學(xué)出版社，1999年10月；4．李銀華，電子線路設(shè)計指導(dǎo)，北京航空航天大學(xué)出版社，2005年6月；5．康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)，高教出版社，2003。 }完成期限：2011年6月28日指導(dǎo)教師簽章：專業(yè)負(fù)責(zé)人簽章：2011年6月27日

摘要》本課題的主要任務(wù)是讓拔河游戲控制電路的電平指示燈由中點向己方延伸，而阻止其向?qū)Ψ窖由??？梢栽O(shè)想用可預(yù)置的加/減計數(shù)器作主要器件，用計數(shù)器的輸出狀態(tài)通過譯碼器控制電平指示燈的顯示狀態(tài)。如當(dāng)計數(shù)器進(jìn)行加法計數(shù)時，發(fā)亮的電平指示燈向甲方延伸，相反，進(jìn)行減法計數(shù)時，發(fā)亮的電平指示燈向相反方向延伸。當(dāng)延伸到一方的終點就就把電路鎖定，此時雙方按鍵均無作用，只有裁判員按了復(fù)位按鍵雙方才能繼續(xù)下一盤的比賽。此電路可分為脈沖發(fā)生器電路和計數(shù)/譯碼器電路兩大部分。脈沖發(fā)生器電路部分采用兩個與非門組成的基本RS觸發(fā)器構(gòu)成的去抖電路以及有與門、與非門構(gòu)成的整形電路，可以將按鈕A、B產(chǎn)生的脈沖整形成占空比較高的信號。計數(shù)器電路部分以74LS/HC193為主體，譯碼器采用由集成芯片74HC138擴展的4線-16線譯碼器。芯片74LS/HC193根據(jù)UP端和DOWN端的狀態(tài)來判斷進(jìn)行加計數(shù)還是減計數(shù)，然后將計數(shù)結(jié)果輸出到由74HC138構(gòu)成的譯碼器，譯碼器將結(jié)果輸出到發(fā)光二極管。由于74HC138輸出端為低電平，所以當(dāng)雙方終端二極管對應(yīng)的輸出端有一個為低時即表示游戲結(jié)束，雙方按鍵失效。此功能實現(xiàn)可將74LS193的輸出置數(shù)至輸入端，使譯碼器的輸出保持，將雙方的端二極管對應(yīng)的輸出進(jìn)行與運算，如果有一個為低則輸出為低，再接低電平有效的置數(shù)端，實現(xiàn)游戲結(jié)束時按鍵無作用。關(guān)鍵字：去抖電路74LS138反饋置數(shù)&…目錄摘要……………………2方案設(shè)計………５!總體設(shè)計………５一電路原理框圖………５第二節(jié)各部分電路設(shè)計…………………６ 一脈沖發(fā)生器電路設(shè)計………………６ （一）原理圖及仿真電路………６： （二）工作原理………６ 二加減計數(shù)器的設(shè)計………………７ （一）原理圖及仿真電路………７ （二）工作原理………８ 三譯碼器及二極管組、反饋的設(shè)計………………９!（一）原理圖及仿真電路………９ （二）工作原理………10 （三）由74HC138構(gòu)成的譯碼器功能表………10第二章元器件簡介…………１１ 第一節(jié)74HC193………1１> 一簡要說明………１１ 二管腳圖…………１２ 三功能表…………１２第二節(jié)74HC138………1３一簡要說明……１３, 二管腳圖…………１３ 三功能表…………１４第三節(jié)74LS00和74LS08………………13 一簡要說明……… 二管腳圖…………$ 三功能表…………第四節(jié)電阻器………16 一金屬膜電阻……二金屬氧化膜電阻……三碳膜電阻……………#四合成膜電位器……第三章設(shè)計總結(jié)………16參考文獻(xiàn)……………………附錄１元件清單附錄２拔河游戲控制電路原理圖:!》~第一章方案設(shè)計第一節(jié)總體設(shè)計一電路原理框圖~譯碼器按鈕A、B譯碼器按鈕A、B￥饋反數(shù)置放光二極管組加/減計數(shù)器整形電路—去抖電路 饋反數(shù)置放光二極管組加/減計數(shù)器整形電路—去抖電路;復(fù)位復(fù)位~ 圖1電路原理框圖圖2為仿真電路電路是利用Multisim進(jìn)行仿真的 ^第二節(jié)各單元電路設(shè)計一脈沖發(fā)生器電路設(shè)計 由與門74LS08和與非門74LS00構(gòu)成去抖電路和整形電路。（一）原理圖及仿真電路…如圖3、圖4所示： 圖3脈沖發(fā)生器電路 圖4脈沖發(fā)生器電路仿真(（二）工作原理1.去抖電路 機械開關(guān)接通時，由于振動開關(guān)會使電壓或電流波形產(chǎn)生“毛刺”，利用基本RS觸發(fā)器的記憶作用可以消除上述開關(guān)振動所產(chǎn)生的影響，設(shè)單刀雙擲開關(guān)原來與B點接通，這時觸發(fā)器的狀態(tài)為0。當(dāng)開關(guān)由B撥向A時，其中有一短暫的浮空時間，這時觸發(fā)器的R﹑S均為1，Q仍為0。中間觸點與A接觸時，A點的電位由于振動而產(chǎn)生“毛刺”。但是，首先是B點已經(jīng)為高電平，A點一旦出現(xiàn)低電平，觸發(fā)器的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)為1，即使A點再出現(xiàn)高電平，也不會再改變觸發(fā)器的狀態(tài)，所以Q端的電壓波形不會出現(xiàn)“毛刺”現(xiàn)象?；綬S觸發(fā)器功能表R·SQ101|01011/不變00不定》 基本SR引腳圖2.整形電路:若直接由A、B鍵產(chǎn)生的脈沖加到5腳或4腳，那么就有很多時機在進(jìn)行計數(shù)輸入時另一計數(shù)輸入端為低電平，使計數(shù)器不能計數(shù)，雙方按鍵均失去作用，拔河比賽不能正常進(jìn)行。加一整形電路，前兩個與非門組成一個基本RS觸發(fā)器，在按鈕的作用下產(chǎn)生脈沖，后一個與門和兩個與非門組成一個整形電路其作用是產(chǎn)生一個占空比很大的脈沖信號，這樣就減少某一方在計數(shù)時另一方輸出為低電平的概率，使甲乙雙方都能有效計數(shù)。二加/減計數(shù)器的設(shè)計 主要由74LS193構(gòu)成，以及開關(guān)和電阻構(gòu)成的復(fù)位電路。（一）原理圖及仿真電路：￥圖5加/減計數(shù)器圖6仿真電路（二）工作原理%當(dāng)CPu和CPd為上升沿且另一個為高電平時，開始加或減計數(shù)。由于開始工作前有清零步驟所以所以輸出的初始狀態(tài)為0。當(dāng)CPu為上升沿且CPd為高時，計數(shù)器開始加計數(shù)，輸出由0000變?yōu)?001，當(dāng)再次出現(xiàn)如此狀態(tài)時依次加計數(shù)；當(dāng)CPd為上升沿且CPu為高時，計數(shù)器開始減計數(shù)，輸出由0000變?yōu)?111，當(dāng)再次出現(xiàn)如此狀態(tài)時依次減計數(shù)。三譯碼器及二極管組、反饋的設(shè)計（一）原理圖及仿真電路，如圖7、8：：—圖7譯碼器及二極管組、反饋部分電路： 圖8仿真電路-（二）工作原理電路使用的4線-16線譯碼器是由兩個3線-8線譯碼器74HC138進(jìn)行擴展構(gòu)成。用74HC138實現(xiàn)4線-16線譯碼器時，由于74HC138只有3個輸入端A、B、C所以可以用一個片選信號來擴展實現(xiàn)第四個輸入端設(shè)為D。當(dāng)D為0時，U6工作，U5不工作；D=1時U5工作，U6不工作。因此D接U5的G1，~D接U6的G1，如此則需要再接一個反相器，又由于G2A,G2B與G1的輸入使能電平相反，因此接U6的D可以直接接G2A和G2B，則可實現(xiàn)D=0時U6工作，D=1時U5工作。 譯碼器接受上級的輸出信號將其譯碼并在相應(yīng)的輸出端輸出，輸出的有效信號為低電平。在譯碼器的輸出級接一組發(fā)光二極管，并且接上限流電阻以保護(hù)二極管，二極管陰極接譯碼器輸出，陽極接保護(hù)電阻再接高電平即5V電源。如此，當(dāng)譯碼器某輸出端輸出低電平時對應(yīng)的發(fā)光二極管發(fā)光。 當(dāng)比賽雙方的某一方的端二極管發(fā)光時比賽結(jié)束，此時兩個端二極管一個為低一個為高。根據(jù)設(shè)計要求此時雙方的按鈕應(yīng)該失去作用，所以將輸出狀態(tài)反饋至加/減計數(shù)器74HC193的置數(shù)端，并將74HC193的輸出接至輸入端，讓其循環(huán)置數(shù)。因此，端二極管的電平信號反饋到時須為低電平，將兩二極管的信號經(jīng)過與運算即可。（三）芯片資料：4線-16線譯碼器功能表輸入輸出DC、BAY0Y1Y2…Y3Y4Y5Y6Y7}Y8Y9Y10Y11Y12<Y13Y14Y1500·00011@11111$11111。11100。01101。11111{11111：11100~10110*11111；11111(11101\00111`01111<11111]11100￥11111:10111。11111-11101!01111]11011;11111~11101{10111。11101'11111}11101《11111）11110。11111>11110\00111】11111!01111#11110）01111(11111:10111—11110(10111]11111}11011>11111》00111…11111、11101,11110]11111；11111·11110]11111/01111~11111：11111<01111~10111^11111*11111！10111!1111111111。11111：110由74HC138構(gòu)成的4線-16線譯碼器功能表將上述各各部分模塊組合在一起，就構(gòu)成了拔河游戲控制電路原理圖，生成相應(yīng)的PCB板圖，購買元器件就可以做出實物，簡易而實用。|第二章元器件簡介第一節(jié)74HC193。一74ＨＣ193簡介：193為可預(yù)置的十進(jìn)制同步加/減計數(shù)器，共有54193/74193，54LS193/74LS193兩種線路結(jié)構(gòu)形式。其主要電特性的典型值如下：型號fcPD54193/7419332MHz325mW54LS193/74LS19332MHz95mW;193的清除端是異步的。當(dāng)清除端（MR）為高電平時，不管時鐘端（CPd、CPu）狀態(tài)如何，即可完成清除功能。193的預(yù)置是異步的。當(dāng)置入控制端（LOAD）為低電平時，不管時鐘（CPd、CPu）的狀態(tài)如何，輸出端（QA－QD）即可預(yù)置成與數(shù)據(jù)輸入端（A－D）相一致的狀態(tài)。193的計數(shù)是同步的，靠CPd、CPu同時加在4個觸發(fā)器上而實現(xiàn)。在CPd、CPu上升沿作用下QA－QD同時變化，從而消除了異步計數(shù)器中出現(xiàn)的計數(shù)尖峰。當(dāng)進(jìn)行加計數(shù)或減計數(shù)時可分別利用CPd或CPu，此時另一個時鐘應(yīng)為高電平。當(dāng)計數(shù)上溢出時，進(jìn)位輸出端（TCd）輸出一個低電平脈沖，其寬度為CPu低電平部分的低電平脈沖；當(dāng)計數(shù)下溢出時，錯位輸出端（TCu）輸出一個低電平脈沖，其寬度為CPd低電平部分的低電平脈沖。當(dāng)把TCu和TCd分別連接后一級的CPu、CPd，即可進(jìn)行級聯(lián)。|二74HC193引腳圖注：引出端符號TCu錯位輸出端（低電平有效）TCu進(jìn)位輸出端（低電平有效）;CPu減計數(shù)時鐘輸入端（上升沿有效）CPd加計數(shù)時鐘輸入端（上升沿有效）MR異步清除端A－D并行數(shù)據(jù)輸入端PL異步并行置入控制端（低電平有效）<QA－QD輸出端三74HC193功能表：功能模式輸入輸出|MRPLCPuCPd、D0D1D2D3Q0￥Q1Q2Q3TCuTCd'清零HXXL%XXXXL…LLLHL%HXXH~XXXXL\LLLHH·置數(shù)LLXL[LLLLL（LLLHL/LLXH|LLLLL(LLLHL"LLLX"HHHHH:HHHLH、LLHX]HHHHH[HHHH、加計數(shù)LH↑H|XXXX加計數(shù){H減計數(shù)LH)H↑XXX…X減計數(shù)H第二節(jié)74HC138一簡要說明：138為3線－8線譯碼器，共有54/74S138和54/74LS138兩種線路結(jié)構(gòu)型式，其主要電特性的典型值如下：型號Tpd(ABC->Y)(3級)PD。CT54S138/CT74S1388ns245mWCT54LS138/CT74LS13822ns32mW該譯碼器有3位二進(jìn)制輸入A2、A1、A0，他們共有8種狀態(tài)的組合，即可譯出8個輸出信號~Y0——~Y7，輸出為低電平有效。此外，還設(shè)置了G1、（/(G2A)和/(G2B)）3個使能輸入端，為電路功能的擴展提供了方便。當(dāng)一個選通端（G1）為高電平，另兩個選通端（/(G2A)和/(G2B)）為低電平時，可將地址端（A、B、C）的二進(jìn)制編碼在一個對應(yīng)的輸出端以低電平譯出。利用G1、/(G2A)和/(G2B)可級聯(lián)擴展成24線譯碼器；若外接一個反相器還可級聯(lián)擴展成32線譯碼器。若將選通端中的一個作為數(shù)據(jù)輸入端時，138還可作數(shù)據(jù)分配器。<二管腳圖：引出端符號：A、B、C譯碼地址輸入端G1選通端·/(G2A)、/(G2B)選通端（低電平有效）Y0～Y7譯碼輸出端（低電平有效）三功能表：\第三節(jié)74LS08和74LS00&一簡要說明：74LS00為四組2輸入端與非門（正邏輯），共有54/7400、54/74H00、54/74S00、54/74LS00四種線路結(jié)構(gòu)形式，74LS08為四組2輸入端與門（正邏輯），共有54/7408、54/74S08、54/74LS08三種線路結(jié)構(gòu)二管腳圖74LS00管腳圖：@74LS08管腳圖：】三功能表74LS00功能表：,74LS08功能表：<第四節(jié)電阻器一金屬膜電阻（型號：RJ）在陶瓷骨架表面，經(jīng)真空高溫或燒滲工藝蒸發(fā)沉積一層金屬膜或合金膜。其特點是：精度高、穩(wěn)定性好、噪聲低、體積小、高頻特性好。且允許工作環(huán)境溫度范圍大（-55～+125℃）、溫度系數(shù)低（（50～100）×10-6/℃）。常用額定功率有1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W等，標(biāo)稱阻值在10W～10MW之間。

二金屬氧化膜電阻（型號：RY）在玻璃、瓷器等材料上，通過高溫以化學(xué)反應(yīng)形式生成以二氧化錫為主體的金屬氧化層。該電阻器由于氧化膜膜層比較厚，因而具有極好的脈沖、高頻和過負(fù)荷性能，且耐磨、耐腐蝕、化學(xué)性能穩(wěn)定。但阻值范圍窄，溫度系數(shù)比金屬膜電阻差。

三碳膜電阻（型號：RT）在陶瓷骨架表面上，將碳?xì)浠衔镌谡婵罩型ㄟ^高溫蒸發(fā)分解沉積成碳結(jié)晶導(dǎo)電膜。碳膜電阻價格低廉，阻值范圍寬（10W～10MW），溫度系數(shù)為負(fù)值。常用額定功率為1/8W～10W，精度等級為±5％、±10％、±20％，在一般電子產(chǎn)品中大量使用。[四合成膜電位器常用合成膜電位器的性能指標(biāo)第三章設(shè)計總結(jié)拔河游戲控制電路主要運用了數(shù)電中去抖電路、整形電路的知識以及數(shù)字集成電路74HC193和74HC138的外接和擴展，并且使用了反饋置數(shù)的方法。在做本次課程設(shè)計的過程中，我感觸最深的就是查閱了大量的設(shè)計資料。為了使自己的設(shè)計更加完善，查閱這方面的設(shè)計資料是十分必要的。在設(shè)計的過程中，我再一次了解了集成芯片74HC193﹑74HC138﹑74LS00和74LS08功能特性，并且和課本上所學(xué)的集成芯片作比較，是自己對這一塊的知識認(rèn)識的更為深刻。另外，通過畫Protel原理圖，學(xué)會了有關(guān)Protel的不少基礎(chǔ)知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從實踐中得出結(jié)論，才能使自己真正理解所學(xué)的理論，能更正確地運用理論于實踐中，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。雖然在設(shè)計的過程中遇到了各種各樣的問題，但是在解決這些問題的過程無疑也是對自己自身專業(yè)素質(zhì)的一種提高。遇到不懂的問題時，利用網(wǎng)上和圖書館的資源，搜索查找得到需要的信息、和組員之間相互討論，明白了團隊合作的重要性。小組人員的配合﹑相處，以及自身的動腦和努力，都是以后工作中需要的。此次設(shè)計不僅增強了自己在專業(yè)設(shè)計方面的信心，鼓舞了自己，更是一次興趣的培養(yǎng)。這次課程設(shè)計，由于自己理論知識的不足，再加上平時沒有什么設(shè)計經(jīng)驗，設(shè)計方面還是存在一定的缺陷，還望老師批評指正參考文獻(xiàn)1．何小艇，電子系統(tǒng)設(shè)計，浙江大學(xué)出版社，2001年6月；2．姚福安，電子電路設(shè)計與實踐，山東科學(xué)技術(shù)出版社，2001年10月；3．王澄非，電路與數(shù)字邏輯設(shè)計實踐，東南大學(xué)出版社，1999年10月；4．李銀華，電子線路設(shè)計指導(dǎo)，北京航空航天大學(xué)出版社，2005年6月；5．康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)，高教出版社，2003。附錄1元件清單元件名稱元件型號參數(shù)數(shù)量四2輸入與門74LS08極限值:電源電壓7V輸入電壓54/7408、54/74S0854/74LS087VA－B間電壓54/7408、54/74S輸出截止態(tài)電壓7V工作環(huán)境溫度54XXX-55~125℃74XXX0~70℃存儲溫度-65~150℃1四2輸入與非門74LS00極限值:電源電壓7V輸入電壓54/7400、54